L'océan Arctique, berceau de la biodiversité virale
Publié par Isabelle le 02/05/2019 à 14:00
Source: CNRS
De nouveaux résultats, provenant essentiellement des données issues de l'expédition Tara Oceans (2009-2013), fournissent le catalogue le plus complet à ce jour des virus présents dans tous les océans du globe. Dirigée par l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) d'État de l'Ohio aux États-Unis, cette étude implique des équipes du CEA, du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), de l'EMBL, de l'ENS-PSL, de la Fondation Tara Océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...), associées au sein de la nouvelle Fédération de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) Tara Oceans GO-SEE. Elle porte de 16 000 à près de 200 000 le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de populations virales océaniques connues. Publiés en couverture de la revue Cell le 16 mai 2019 (en ligne le 25 avril), ces travaux révèlent l'importance de l'océan Arctique (L'océan Arctique, ou océan glacial Arctique, s'étend sur une surface de 14 090 000 km², ce qui en fait le plus petit océan. Il recouvre l'ensemble des mers situées entre le pôle Nord et le nord de...) comme réservoir de virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme...) marins. Ils seront un référentiel pour comprendre le rôle des virus dans les réactions de l'écosystème "océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en...)" sous la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) du changement climatique.

Initiée par la Fondation Tara Océan et ses partenaires, et coordonnée par le CNRS, le CEA et l'EMBL, l'expédition Tara Oceans a permis de récolter et d'analyser en profondeur 35 000 échantillons de plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec ancien πλαγκτός / planktós ou...) marin. Tara Oceans a rassemblé plus de 200 scientifiques issus d'une vingtaine de laboratoires internationaux, aujourd'hui réunis au sein de la Fédération de recherche Tara Oceans.

Une nouvelle étude publiée dans Cell le 16 mai prochain - dirigée par des chercheurs de l'université d'État de l'Ohio - porte le nombre de populations virales océaniques connues de 16 000 à près de 200 000. Ces dernières jouent un rôle notamment dans le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) depuis la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) vers les fonds marins (“pompe biologique”), il est donc primordial de les identifier et de comprendre leur fonctionnement, leur dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) et leur rôle écosystémique. En ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement,...), cette étude a permis d'appréhender la variation génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) au sein de chaque population, renseignant les chercheurs sur l'évolution et l'impact des virus océaniques à l'échelle mondiale, et de consolider la compréhension des populations de virus marins.


© Jennifer Brum and Matt B. Sullivan / Lab. Ohio State

Première étude systématique de la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des...) de l'océan Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de l'Antarctique. L'Arctique...)

Mené en collaboration avec les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²),...) riverains de l'océan Arctique, ce travail inclut des échantillons provenant de la circumnavigation effectuée en lisière de la banquise (La banquise est une étendue de mer gelée. Elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de -1,9°C. Au cœur de l'hiver, l'épaisseur de glace peut atteindre 1,5 à 2...) arctique par la goélette (Une goélette (ou anciennement goëlette) est un voilier dont le mât de misaine, placé à l'avant du grand mât, est plus court que ce dernier ou de taille égale et porte des...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) Tara en 2013, une région parmi les plus touchées par le changement climatique. Il a permis de documenter les virus en analysant leur ADN. Au-delà de l'océan Arctique, la collecte de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) s'est élargie aux autres océans, et à des profondeurs plus grandes que les études menées auparavant.

En raison de l'impact de ces virus sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) des organismes du plancton marin (bactéries, archées, protistes, et animaux), leur recensement (Le recensement est une opération statistique de dénombrement d'une population.) détaillé est précieux. En effet, les virus peuvent changer la structure des populations de bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi...) en les colonisant, en stimulant (Un stimulant est une substance qui augmente l'activité du système nerveux sympathique facilitant ou améliorant certaines fonctions de l'organisme. Parmi les stimulants fréquemment consommés, on trouve...) leur métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un...), ou encore en modifiant leur trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) évolutive, influençant globalement la capacité de l'océan à séquestrer le carbone de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :).

Or les micro-organismes du plancton marin jouent un rôle primordial sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...): ils produisent plus de la moitié de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) que nous respirons et absorbent le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et...) depuis l'atmosphère jusqu'au fond des océans.

Accéder à la variation génétique des virus pour comprendre leur évolution

En développant de nouvelles méthodes pour séquencer le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le...) de ces virus au sein des populations planctoniques, les chercheurs ont pu étudier les variations génétiques:

- entre les individus au sein de chaque population virale ;
- entre les populations au sein de chaque communauté virale ;
- entre les communautés à travers plusieurs environnements de l'océan mondial, ainsi que les forces motrices de toutes ces variations.

Ces cartes mondiales de la diversité virale sont surprenantes: d'abord, la quasi-totalité des communautés de virus se répartit en seulement cinq groupes, selon leur localisation et leur profondeur. Et cette diversité virale mesurée dans l'océan Arctique est aussi étonnante: la plupart des études, portant sur les organismes cellulaires et multi-cellulaires, concluaient en effet que la plus haute diversité se situe au niveau des tropiques, et qu'elle diminue à mesure que l'on se déplace vers les pôles.

Ces nouveaux résultats suggèrent que l'océan Arctique est un "berceau" méconnu de la biodiversité virale. Ils soulignent l'importance des régions arctiques, fortement impactées par le changement climatique, pour la biodiversité mondiale.

Cette étude a notamment été soutenue par la Fondation Gordon et Betty Moore, la National Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que...) Foundation et les investissements d'avenir Oceanomics et France Génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et...).


© François Aurat / Fondation Tara Océan

Bibliographie:
Marine DNA viral macro- and micro-diversity from pole to pole. Ann C Gregory, Ahmed A Zayed, Nádia Conceição-Neto, Ben Temperton, Ben Bolduc, Adriana (Adriana est un genre de plantes de la famille des Euphorbiaceae. Il est endémique en Australie.) Alberti, Mathieu Ardyna, Ksenia Arkhipova, Margaux Carmichael, Corinne Cruaud, Céline Dimier, Guillermo Domínguez-Huerta, Joannie Ferland, Stefanie Kandels-Lewis, Yunxiao Liu (Liu (chinois : 柳宿, pinyin : liǔ xiù) est une loge lunaire de l'astronomie chinoise. Son étoile référente (c'est-à-dire...), Claudie Marec, Stéphane P 5 esant, Marc Picheral, Sergey Pisarev, Julie Poulain, Jean-Éric Tremblay, Dean Vik, Tara Oceans coordinators, Marcel Babin, Chris Bowler, Alexander I Culley, Colomban de Vargas, Bas E Dutilh, Daniele Iudicone, Lee Karp-Boss, Simon Roux, Shinichi Sunagawa, Patrick Wincker, & Matthew B Sullivan. Cell. En ligne le 25 avril. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.03.040
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